周大地：中国仍“以煤为主”，能源系统该如何实现零碳？

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中央对“碳达峰”“碳中和”工作非常重视，从去年9月22日，习主席在联合国大会主题发言里，第一次提出中国要在2030年前“碳达峰”，2060年前“碳中和”的重大目标，之后习主席在各种场合多次强调“双碳”目标的重要性。

习主席在提出“双碳”目标时说应对气候变化的《巴黎协定》代表了全球绿色低碳发展转型的大方向，是保护地球家园需要采取的最低限度行动。怎么理解这个“最低限度行动”呢？在巴黎协定下，全球参加《气候变化框架公约》的近200个国家一致同意，把本世纪末人为造成的气温超常升高限度控制在要明显低于2度之内，而且要力争控制在1.5度内。

    这当然是非常不容易做到的一件事，但《巴黎协定》里的目标，是我们应该采取的最低限度行动，只能比这个做得更好。当然，这也意味着中国整个能源系统要进行一次根本性的调整，同时对我们的生产模式，消费模式都要做相应的低碳转型，时间紧，难度高。因此，各方面对这个问题的认识上还有待进一步加强，补充科学性认识基础。中央强调，这个决策是中央经过深思熟虑做出的重大战略决策，既是事关中华民族永续发展，也是事关构建人类命运共同体这么一个重大决策；同时，中央也认识到，实现“碳达峰”“碳中和”是一场硬仗，甚至对我们党的治国理政能力是一场大考。

    我们要真正实现“双碳”目标，就要把实现节能降碳，绿色低碳转型作为促进经济社会发展，全面绿色转型的总抓手，从产业结构、能源结构、交通运输结构、用地结构方面等进行重大调整。而且今年现在有些地方还想在达峰以前开展一大批高耗能、高排放项目。习主席在中央经济工作会议上已经明确地指出，不符合要求的高耗能、高排放项目要坚决拿下来。现在各地也正在认真地实行这个政策要求，清理这些不合理的，不符合要求的“双高”项目。

    现在已经有近100多个国家提出了具体的“碳中和”时间和目标，几乎所有的工业化国家都提出了在2050年实现“碳中和”的具体目标，许多国家还通过立法把它变成长期有效，有法律约束力的国家目标。最近，欧盟提出2030年碳排放总量要比2025年下降55%；欧洲一些具体的国家，比如德国提出要在2045年实现“碳中和”目标。

    在具体的行业部门里，特别是电力体系的零碳，很多国家提出要比2050年更早，同时对占全部能源消费约30%甚至更多的交通运输方面，各国也就提出了很多具体的限购，甚至推出了禁止销售燃油汽车的具体时间，最早从2025年开始就禁止销售燃油汽车。国际上各个大公司，包括能源公司、大企业都提出了自己的“碳中和”目标。中国的能源大公司实际也在制定自己的“碳中和”时间。同时，国际上的金融机构，各个开发银行，甚至商业银行都开始制定和实施绿色金融和投资的规则，全球都积极认真地行动起来，奔着2050年左右实现“碳中和”目标一起前进。

    大家对于温度上升1.5度好像不是特别理解。实际1.5度、2度目标是指全球平均气温，包括海洋的，这个温度变化是重大的全球生态条件的变化。在联合国政府间气候变化专家委员会IPCC最近发布了第六次评估报告的第一部分，对现在全球温升趋势和已经造成的影响做出了进一步的预警。尽管大家有2050年实现“碳中和”的目标，但是目前全球温升还在加速，现在全球平均气温已经上升了将近1.2度，如果不进行重大的变化，20年以后，1.5度就可能成为现实。工业化之后，温度增长1.2度，各种负面影响已经日益严重，全球性的热浪、干旱、洪涝极端气候明显加剧，包括中国这几年洪涝灾害频发，范围加大，时间加长，甚至以前很少出现大型灾害性洪涝的地方，极端气候也在增加，例如今年的郑州一天之内，几小时之内下雨创历史纪录，造成城市大量的内涝。

这些问题其实都是已经增加的1.2度温变造成的一些后果，而且陆冰，格陵兰岛和南极冰盖融化明显加快。我们喜马拉雅冰川融化也在加快，很多小冰川在今后10-30年之内就可能消失，海平面的升高有可能高于原来的估计。如果再不改变这种趋势，本世纪末全球海平面上升就可能达到1米。到了那时，天津、上海、广州这些地方就有可能受到海平面上升等一些列重大的灾害性影响。所以，IPCC最近的报告再三强调，我们现在应对气候变化的行动不但不能延迟，而且要加强、加快、尽快。

“碳达峰”“碳中和”如果要控制在1.5度，就得从现在开始，必须大幅度降低全球的温室气体排放总量，甚至后半叶还要人为地采取更多措施，使它产生负排放。但依照目前趋势以及在《巴黎协定》上各国已经提出来的当前行动方案，本世纪末温升可能变成3度甚至更多。这个情况非常严重，形势十分逼人。

实现“碳达峰”“碳中和”的路径重在方向性的选择和具体的实践，我们现在一说“碳达峰”怎么做，各方面的讨论非常热烈，而且看法有很多不一样，当然现在要在30年内将化石能源转换成非化石能源为主体的能源系统，确实困难很大，这是全球面临的挑战，全世界目前能源供应中平均80%左右都是化石能源，能源低碳转型对整个世界都是重大挑战。

中央政治局7月30日提出我们在“碳达峰”“碳中和”问题上要统筹有序做好这方面的工作，尽快出台2030年前“碳达峰”行动方案，要坚持全国一盘棋，纠正运动式减碳，要先立后破，坚决遏制“两高”项目盲目发展。这个会议精神其实是要求我们现在行动方案要全国统一，各个行业，各个部门，各个领域都要行动起来。

    中央说了这件事儿以后，很多人对于什么是“运动式减碳”，什么是“先立后破”有不同的解读。一种说法好像我们现在太着急了，搞“双碳”行动有些盲目性。但我个人的看法，实际上，我们现在面临的主要问题是该干的限碳减碳诸多行动没有落实下来，没有认真去做。所以，我们要更好地规划，更有目的地，甚至更有力地来行动，要充分认识“碳中和”能源和社会经济系统低碳转型的必要性、紧迫性、长期性和系统性。减碳需要长期努力，系统地行动起来，才可能完成这个任务。

所以，我们现在关键在于方向选择要对，而且要用发展的眼光看待问题。现在关键的核心是该干的事儿，认准的事儿赶紧干。比如节能降耗，发展非化石能源，发展电动汽车，超低能耗建筑，越早做越好。

我们零碳能源技术创新进步刚刚起步，虽然我们做了20-30年的准备，但这些技术还仅仅是初步的。今后20-30年的发展空间还是十分巨大的，许多具体技术路线目前还尚未明确，或者具体技术方案也受到很多质疑，这些问题可以逐渐通过技术创新改进去解决。

从趋势上来看，低碳能源系统将具有巨大的效率和成本优势，低碳转型将促进各行各业的技术创新和市场升级换代，我们必须要在干中前进，不用局限于当前的技术制约，有些事儿会越干越好，答案越来越清晰。现在温室气体排放过多要尽快减下来，实现能源低碳转型，是实现“碳中和”的核心内容。

能源相关排放在整个温室气体排放里占百分之八十几的份额。所以，把能源抓好，能源低碳化抓好，就抓住了整个温室气体排放的主要矛盾。同时，相对于其他分散的温室气体来看，能源系统低碳化是路径最清楚，可干的事儿相对最容易。所以，工业过程，能源过程的低碳化是我们现在的主攻方向。

    以煤为主的现有能源体系并不是理想的能源体系。即使在化石能源为主的工业化国家里，煤炭也不是一个优质能源，工业化国家从上世纪60年代开始就基本上转变为以石油为主的能源体系，之后改变石油天然气为主，现在大多数工业化国家，70%甚至80%以上能源仍然是以石油天然气为主。中国目前再重走发达国家走过的煤炭改油气已经晚了。但现在化石能源系统，特别是以煤为主的能源系统存在着一系列劣势，能源效率低，污染严重，资源限制比较多，同时进口能源的成本高，能源安全的风险大。

现在大家可以看到能源消耗总量，电力消耗总量，比美国、日本、德国这些所谓工业化国家都高出很多。由于中国以煤为主的化石能源系统，转换过程中的能源损失非常大。所以，我们现在单位GDP能耗也比别人高很多，大约是人家2-3倍。单位GDP电耗也是别人的2-3倍甚至4-5倍。目前我们的化石能源体系并不是什么最优体系，未来通过低碳转换以后的能源体系可以比现在更先进，更清洁，更高效，甚至成本更低。

    能源供应和消费体系都要进行转变，我们现在用煤炭消费40亿吨左右，石油消费现在可能达到将近7.5亿吨了，天然气去年的消费量是3260亿立方米，还在快速地增长，这些能源要经过今后30年左右的时间，基本上都把它清零。能源必须尽快向非化石能源供应为主转变。我们现在的技术和制造水平，已经可以大规模地提供新能源装备，我们有很多水电，还可以发展核电、风电、太阳能，来满足我们现实和未来的能源需求。到那个时候，我们的一次能源可以直接用非化石能源产生的电力为主。我们一次能源就成了一次电力，二次能源反而要制造一些像氢或者其他合成燃料，为能源系统的优质化、高效化、方便化提供最基本的条件。

    多数国家都在往新能源方向转型，发达国家也是在开始，我们也亦然。所以，现在我们的工业基础，体制基础就发挥了重要作用，中国完全可以在低碳化的过程之中，不是再跟随工业化国家走，而是跟他们一起并行，甚至可以领行。我们现在的光伏发电组件产量已经占了全世界的70%，水电技术，核电技术方面都已经走到全世界第一线。

    当然，我们“碳达峰”“碳中和”要两步走。第一步是近期的阶段目标，首先要达峰，才可能进一步减下去。“碳达峰”首先是要调整产业结构，顺应我们高质量发展，转变我们经济增长动力的过程。“碳达峰”要做很多事儿，首先是要加大节能降耗力度，挖掘节能潜力。

    第二，我们还要加快非化石能源发展速度，特别是风能和太阳能的发电能力。我们现在离非化石能源充分地供应能源目标相当遥远，要赶紧从现在抓起；同时，也可以解决我们目前存在的能源消费还有所增长的要求；我们在一些用能方面的低碳化也要抓紧进行，比如电动汽车，超级能耗建筑，空气源热泵的广泛利用等等。当然，我们在产业结构、市场结构方面要认真地考虑低碳化转型。在传统产业方面，我们已经把产能搞得很高了，又长期实行出口鼓励政策。现在我们的钢铁、成品油、有色金属、塑料、橡胶材料和制成品大量地低价出口。要早达峰就要抑制不合理的，扩张型的“双高”项目。

    到底中国能不能实现2030年前达峰，提前到什么程度，现在各方面的认识还不一致。我个人认为，越早越好，如果我们下决心经过努力，2050年全国“碳中和”都是可以实现的。而且这个事儿必须干出来，你有这个目标可以想办法去执行。所以，提前达峰仍然是我们当前应该力争的一件事儿。

    能源体系更是要加快向零碳能源供应体系过渡，我们要争取“十四五”时期煤炭总量下降，石油达峰，天然气2030年达峰，2050年左右化石能源要力争全部退出市场,加快各种非化石能源发展速度，特别是风电、太阳能以及核电、水电开发，我们的风电太阳能最终可能各要达到30-40亿千瓦，甚至可能更多。还有各种储能技术，因为要以非化石能源发电为主，它的时间保障主要是靠储能体系来解决。同时，我们还要加快绿氢，以后重要的低碳、零碳的二次能源技术。当然，像碳捕捉这样的技术也不能放，要深入研究这个技术。

    实际零碳能源系统具有多方面优越性。因为风光发电资源十分丰富，潜力巨大，没有实质性资源总量限制，现在的实际发电成本已经比煤电要便宜。目前条件好的地方，大规模的光伏上网可以做到0.15元/千瓦时以内，比煤电便宜一半以上。国际上条件比较好的地方，光伏上网电价已经可以到1美分左右，合人民币0.07元/千万时。风电成本现在也在大幅度下降，陆上风电最好的也已经可以做到0.15元/千瓦时左右，已经实现它的财务平衡。在这个基础上，储能技术成本也在大幅度下降，以后的一次能源系统会比现在的煤油气系统更便宜；同时，如果我们实现了能源体系的转型，就会彻底摆脱对化石能源资源的约束和依赖，从而解决进口能源经济安全风险。从源头上可以解决空气、水和固体环境污染问题，将大幅度地提高能源系统效率，提供最清洁，最优质，最方便，最高效的能源服务。

    可再生能源一次电力的能源系统可以创造最高系统效率。以煤为主的化石能源系统效率很低。从勘探开采，到最后解决我们的热力需求和动力需求，只有大约25%（甚至更少）的能源变成有用能。化石能源的发电转换效率只有40%。汽柴油车的有用能只有15%不到。如果变成一次电力为基础的能源系统，这个转换过程，60%-70%甚至80%的转换损耗就基本能降为零，我们整个能源体系效率就能得到大幅度提高。

如果仍以化石能源为主，2050年我们需要多少能源呢？传统的估计是70或更多亿吨标煤，现在是50亿吨左右。由于现在电力中火电占70%以上，所以现在的风电、太阳能、水电都折合成相应的煤电能耗。以后非化石能源发电成为主体，将基本替代火电。就不用现在的化石能源生产和转换过程了。风能、太阳能、水能直接转变为电力。加上终端用能系统高度电气化带来的效率提高，到2060年左右，我国一次能源可以控制在20-30亿吨标煤范围，要比70亿吨少出40-50亿吨标煤来。零碳能源系统的效率远远高于现在的化石能源系统。能源总成本可以大幅度下降。

未来一次电力成本还将继续下降，远比化石能源发电便宜，储能加起来也比现在的电力便宜，再加上我们能源系统效率大幅度提高。所以，以后新的能源系统比现在要更高效，更有经济效益，更能够为大家提供优质的服务。

   未来的能源发展，煤炭、石油、天然气实现梯次达峰，梯次下降，最终在2060退出历史舞台。如果认真努力我们的能源系统可以2025年左右二氧化碳达峰。还有将近5年时间有所扩张，如果做好了，可以少量增加就达峰了。2050年左右可能在能源系统实现“碳中和”，这是我们根据各行业各部门，各种技术变化，市场需求测算得出来的结果。2060年全社会用电量可能是现在用电量的2倍（15万亿千瓦时左右），但主要都是一次电力，所以非常高效。

中国的风光电力资源丰富，完全可以支撑我们实现电力系统和整个能源系统低碳转型的需要。

    要实现低碳化，终端用能也要转变。工业、建筑和交通都主要通过电气化实现低碳化。电力系统需要更加提前，需要在2040年-2045年左右实现零碳化。也就是现在以煤、火电为主的电力系统必须经过20-25年时间转变成零碳电力，只有电力系统的零碳化才能使各个终端用能电气化有更好的基础。为什么现在不能说立刻电气化？因为电力现在70%多是火电，发电能耗很高。如果现在就要工业电气化，实际会使能源系统的效率下降，碳排放总量上升。电力系统提前实现零碳化，高效化，终端用能高度电气化才有条件。

    要达到这个目标，需要使每年新装风电，新装光伏尽快达到各1亿千瓦，以后可能还要更高。不管核电还是可再生能源发展，一是确实要加速发展，同时要逐渐解决稳定供应问题。

要加快风光和非化石能源发展，就要首先解决增量的稳定可靠问题。需要大力发展储能系统和新型电力调度系统以及终端用能的响应系统，包括各种储能、储热以及电动汽车的双向充放电，即V2G，以支撑电力系统改型。

核电、水电也要加快发展。核电目前只有5000万千瓦，核电对电力平衡和电力系统稳定性方面可以起到很好的作用。内陆核电也要认真地考虑在安全的基础上如何尽快起步。

如果电力问题解决了，我们工业零碳就相对容易一些，用哪些技术、怎么储能，这些都要在低碳进程过程中去讨论，实现最优选择。所以，我们需要重新设计很多工业领域的电力系统、能源系统。

    零碳工业生产有待技术创新和示范，用10-15年时间把这些低碳路径摸清，再用10-15年的时间，把我们的工业体系重新改造一遍。要加快技术创新，技术示范，技术验证，技术标准化，技术规模化，把这些条件准备好，以支持以后的大规模的应用。这也是低碳发展重要的系统的思考和做法。

    地面交通已经可以加快零碳转型。现在买电动车已经可以有很多选择，而且性能也都不错。电池技术，电动车技术，这几年进步非常快，今年中国电动车销售可能超过250万辆。2025年左右就可能达到电动车和燃油车市场翻转的转折点。

    现在我国消费的7亿多吨石油，其中有将近5亿多吨拿来炼汽油、柴油、燃料油或者航空煤油。实行地面交通的电动化，目前的传统燃油交通工具大都可以电气化，可以使我们尽快地摆脱对进口石油的依赖，也解决了很多地区城市空气污染的问题。汽车电动化应该加速推进。

电动车技术进步已经可以支撑汽车电动化。下一步大规模推广开始面临着有序充电的基础设施问题。有没有足够的合法停车点？能不能都安装充电桩？充电桩如何和电力系统更好地互动，做到有序充电。这方面还有不少新的挑战，我们要在这方面加强做工作。

    中国锂离子等等电池储能技术快速进步，成本大幅度降低，储能的成本也从现在每千瓦时要将近0.7元，到五年以后已经可以到0.2元左右，这样都大大的推动了电力系统、储能系统的进步。

    还有一个和人们的社会经济和生活密切相关的重要的低碳转型领域，就是建筑物。现在三产已经成为最大的产业，三产的碳排放大量都是和建筑物以及建筑物内外的设施相关的。建筑物包括公用建筑和住房，占了世界能源消费的1/3甚至更多。建筑物碳排放的减排和实行碳中和的路径方向比较明确，现在也有成熟技术。过去的房子可以说撒气漏风，保温换热各方面效果比较差，依靠大量的供应能源才能冬天暖和，甚至烧很多煤，也不见得很暖和。现在运用新的保温绝热技术，新的建筑材料，新的门窗可以使我们的房子做到冬暖夏凉，可以用更少的能源，甚至是现在有些浪费型采暖系统的1/10，就可以达到很好的室内生存条件，保持二十多度舒适条件。中国已经有了超低能耗建筑标准，而且正在制订零能耗建筑相应的标准。建筑用能，建筑结构，建筑材料，建筑运行本身以及供热系统这些技术进步现在已经有大方向，很多事儿已经可以尽快干起来。

    中国是世界上超低能耗建筑示范最好的国家之一。现在要解决如何尽快的推广实行原有标准过渡到超低能耗建筑。尽快采用各种新技术新产品，使新建的建筑用能需求量大幅度下降，而人们生活的舒适程度反而提高。在这个基础上，进一步实现建筑供热，建筑用能的高效电气化，和可再生能源发电一体化，以及和新型电力系统互相协调化的新型建筑能源系统。要大规模推行广低能耗建筑，在十四五期间普及。还有很多地方不断有新的储能，不断有新的用能技术在创新出现，以后经过20-30年努力，建筑用能的低碳化肯定比现在可以设想的更好。

现有的供热技术面临系统转变。因为超低能耗的房子不需要集中供热，补点电就能解决问题。既有建筑现在还有各种需求，以后的供热系统如何进行分散化、高效化、热泵化、储能化方面，还需要逐步解决。新型的建筑材料技术，新型的建设技术，新型的门窗隔热技术，有的是空间可以发展。

以上集中说了一下和能源有关的双碳问题，主要的能源消费部门：工业、交通、建筑以及能源供应本身，怎么从煤油天然气转变成高度电气化的，以清洁电力为基础的零碳能源系统，转型的好处，转型必须要干的事儿。实际上，各行各业、各个领域都有低碳化问题，农业、土地利用、垃圾处理，各种废物的循环回收利用等等，都和我们的碳排放密切相关，今天我们没有时间，实际有很多新技术已经被先行的公司开发出来，正在示范，正在寻求空间，可以说这方面的创新需求和开发新业务领域的空间是非常巨大的。今天就不一一介绍了。

但是我们真正要把低碳转型搞好，不但要讲技术本身，还要构建新的，推动低碳转型的政策体系和市场条件，这方面今天没有时间重点介绍，但它是非常重要的领域，比如储能问题，现在整个对储能的经济定位不是太清楚。电价、热价、气价、能源整个运行，各种规则都需要根据低碳发展的要求进行必要的调整。所以，中央提出要深化电力体系改革，要建立以新能源为主体的新型电力系统。技术有，也需要有体制性的配套，政策性的引导，经济手段的激励和奖惩，对低碳的东西要支持，要对高碳的东西抑制，市场条件的逐渐形成需要我们政策做必要的，逐步的而且也是重大的调整。